第四章污水的生化处理

第四章污水的生化处理第1页，课件共24页，创作于2023年2月第一节，总论一、微生物的新陈代谢1、分解代谢（1）好氧分解代谢

好氧微生物和兼性微生物参与，溶解氧浓度2~4mg/L条件下将有机物分解为CO2和H2O并释放出能量的代谢过程。（2）厌氧分解代谢

是厌氧微生物和兼性微生物在无溶解氧的条件下，将复杂的有机物分解成简单的有机物和无机物，最终变为甲醛和CO2。2、合成代谢

微生物从外界获得能量，将低能化合物合成生物体的过程叫合成代谢，所需的能量和物质可由分解代谢提供。第2页，课件共24页，创作于2023年2月二、微生物生长的营养及影响因素微生物的分类自养型

：以CO2、HCO3¯为唯一碳源，以此作为构造全部含碳生物分子的微生物，通常称为自养菌异养型：需要摄取复杂的有机物中的碳，这种微生物称为异养菌1、微生物的营养（1）好氧生物处理BOD5:N:P=100：5：1；碳源以BOD表示。氮以NH3-N计，磷以PO4³¯中的P计。（2）厌氧生物处理C/N比值为（1~20）:1.

营养物配比如果失调，需投加营养源。对于含碳量低的工业废水，可投加生活污水或甲醇；含氮量低可投加尿素、硫酸铵等补充氮源；含磷量低可投加磷酸钠作为磷源

2、微生物生长的影响因素（1）反应温度：在好氧生物处理中，一般水温为20~35℃；在厌氧生物处理中，一般水温为25~40℃。（2）PH值：在好氧生物处理中，PH值在6.5~8.5之间；在厌氧生物处理中，PH值在6.7~7.4之间。

第3页，课件共24页，创作于2023年2月（3）溶解氧：在好氧生物处理反应器中，溶解氧浓度为2~4mg/L；厌氧生物处理反应器要严格密封，隔离空气。（4）有毒物质：废水生物处理的有毒物质包括重金属、有机物酚、甲醛、甲醇、苯、氯苯、硫化物、氰化物、氯化钠、硫酸根等。废水生物处理中，这些有毒物质都有一个允许浓度的限值三、废水的可生化性BOD5/COD>0.450.3~0.450.2~0.3<0.2可生化性

好

较好

较难

不宜第4页，课件共24页，创作于2023年2月第二节，活性污泥法一、活性污泥法的基本原理活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机废水的方法。主要有下列三个过程：1、吸附

废水中的污染物被比表面积很大且表面上含有多糖类黏性物质的微生物吸附和粘连。初期吸附十分迅速，在10~40min内，BOD可降低80%~90%。2、微生物的代谢

微生物自身代谢消耗污染物并产生CO2、H2O的过程3、凝聚与沉淀

絮凝体是活性污泥的基本结构，它具有凝聚性能，可形成大块菌胶团，用重力沉淀或气浮法进行固液分离去除。第5页，课件共24页，创作于2023年2月二、活性污泥法的基本流程第6页，课件共24页，创作于2023年2月三、活性污泥指标1、污泥沉降比污泥沉降比（SV）是指将混匀的曝气池活性污泥混合液迅速倒进1000ml量筒中至满刻度，静置沉淀30分钟后，则沉淀污泥与所取混合液之体积比为污泥沉降比（%），又称污泥沉降体积（SV30）以mL/L表示。SV正常范围为15%~30%2、污泥体积指数SVI指曝气池混合液经30min静止沉降后1g干污泥所占的体积,单位为ml/g。反映了污泥的松散程度和凝聚性能。SVI=(SＶ％×１００)／ＭＬＳＳ

3、污泥浓度1升曝气池污泥混合液所含悬浮固体的重量，用重量法测定，以g/L或mg/L表示。该指标也称为悬浮物浓度（MLSS），一般保持在3~4g/L之间4、混合液挥发性悬浮固体浓度混合液中可挥发性的悬浮固体浓度,它代表活性微生物的量，用MLVSS表示。,混合液中总的悬浮固体浓度,由两部分组成,MLVSS和不可挥发部分.先做MLSS，然后在用坩埚在马福炉里605度烧两个小时，用MLSS减去残渣.MLVSS/MLSS比值一般在0.75左右。第7页，课件共24页，创作于2023年2月四、活性污泥法的分类1、按水的进入方式和混合方式分推流式

推流式曝气的特点是：①废水浓度自池首至池尾是逐渐下降的，由于在曝气池内存在这种浓度梯度，废水降解反应的推动力较大，效率较高；②推流式曝气池可采用多种运行方式；③对废水的处理方式较灵活。但推流式曝气也有一定的缺点，由于沿池长均匀供氧，会出现池首曝气不足，池尾供气过量的现象，增加动力费用。第8页，课件共24页，创作于2023年2月完全混合式

完全混合式曝气池的特点是：①承受冲击负荷的能力强，池内混合液能对废水起稀释作用，对高峰负荷起削弱作用；②由于全池需氧要求相同，能节省动力；③曝气池和沉淀池可合建，不需要单独设置污泥回流系统，便于运行管理。

完全混合式曝气池的缺点是，连续进水、出水可能造成短路；易引起污泥膨胀。

本工艺适于处理工业废水，特别是高浓度的有机废水。第9页，课件共24页，创作于2023年2月2、按供氧方式分鼓风曝气机械曝气混合曝气五、活性污泥法的参数1、污泥负荷BOD5指

曝气池内每公斤活性污泥单位时间负担的五日生化需氧量公斤数。其计量单位通常以kg/(kg·d)表示。在污泥增长的不同阶段，污泥负荷各不相同，净化效果也不一样，因此污泥负荷是活性污泥法设计和运行的主要参数之一。一般来说，污泥负荷在0.3～0.5kg/(kg.d)范围内时，BOD5去除率可达90%以上，SVI为80-150，污泥的吸附性能和沉淀性能都较好。2、污泥龄是指在反应系统内，微生物从其生成到排出系统的平均停留时间，也就是反应系统内的微生物全部更新一次所需的时间。污泥龄是活性污泥法处理系统设计和运行的重要参数，可通过控制污泥龄选择活性污泥系统中微生物的种类。第10页，课件共24页，创作于2023年2月3、曝气量理论上每去除1kgBOD需消耗1kgO2，即相当于标准状况下的空气3.5m³,因为鼓风曝气的利用率为5%~10%，故去除1kgBOD需供给空气量为35~70m³。实际上实际运行中供气量需要放大1.5~2倍。六、曝气池的曝气方式1、渐减曝气法为适应曝气池进水口至出水口之间混合液中有机负荷不同的需要，对曝气池的不同部分供给不同空气量，入口处供给空气量较多，出口附近则较少，使得空气量与混合液的需氧量大致成正比。此法可节省供氧量。2、阶段曝气法

分段曝气活性污泥运行模式又称阶段进水活性污泥法或多段进水活性污泥法，其特点是废水沿池长多点进水，有机负荷分布均匀，使供氧量均化，克服了推流式供氧的弊病。沿池长F/M分布均匀，充分发挥其降解有机物的能力。该法可提高空气利用率，提高池子工作能力，适用各种范围水质。该工艺的不足是，进水若得不到充分混合，会引起处理效果的下降。第11页，课件共24页，创作于2023年2月第12页，课件共24页，创作于2023年2月3、吸附再生法

吸附-再生活性污泥法又称生物吸附法或接触稳定法。这种运行方式的主要特点是将活性污泥对有机污染物降解的两个过程一吸附、代谢，分别在各自的反应器内进行。

废水在再生池得到充分再生，具有很强活性的活性污泥同步进入吸附池，两者在吸附池中充分接触，废水中大部分有机物被活性污泥所吸附，废水得到净化。由二次沉淀池分离出来的污泥进入再生池，活性污泥在这里将所吸附的有机物进行代谢活动，使有机物降解，微生物增殖，微生物进人内源代谢期，污泥的活性、吸附功能得到充分恢复，然后再与废水一同进入吸附池。第13页，课件共24页，创作于2023年2月4、延时曝气法

该工艺又称完全氧化活性污泥法。工艺的主要特点是：有机负荷低，污泥持续处于内源代谢状态，剩余污泥少，且污泥稳定、不需再进行消化处理，这种工艺可称为废水、污泥综合处理工艺。该工艺还具有处理水质稳定性较高，对废水冲击负荷有较强的适应性和不需设初次沉淀池的优点。主要缺点是池容大，曝气时间长，建设费和运行费用都较髙，而且占用较大的土地等。

本工艺适用于对处理水质要求高，又不宜采用单独污泥处理的小型城镇污水和工业废水。工艺采用的曝气池均为完全混合式或推流式。氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式第14页，课件共24页，创作于2023年2月5、间歇活性污泥法SBR是间歇式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。尤其适用于间歇排放和流量变化较大的场合。SBR反应器操作过程第15页，课件共24页，创作于2023年2月第三节，生物膜法一、基本原理生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜自滤料向外可分为厌氧层、好氧层、附着水层、运动水层。生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。生物膜厚约2~3mm.主要形式按生物膜与废水的接触方式分为：填充式和浸渍式两种填充式包括生物滤池和生物转盘浸渍式包括接触氧化法和生物流化床第16页，课件共24页，创作于2023年2月二、生物滤池生物滤池用钢筋混凝土建成，由布水系统、滤料和排水系统组成。近年来滤料多采用聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等加工成波纹板蜂窝管、环装及空圆柱状等形状，改善了生物膜的生长及通风情况。滤池无污泥回流系统。第17页，课件共24页，创作于2023年2月。第18页，课件共24页，创作于2023年2月三、生物转盘生物转盘由盘片、接触反应槽、转轴及驱动装置组成.盘片采用插片式连接,以中心管为转轴,转轴的两端安设在半圆形接触反应槽的支座上.按照有无氧参与,生物转盘分为好氧生物转盘和厌氧生物转盘.好氧生物转盘的转盘面积约40%浸没在槽内的污水中,转轴高出水面10-25cm；厌氧生物转盘的盘片大部分或全部浸没于水中,接触反应槽密封,以利于厌氧反应的进行和收集沼气.

第19页，课件共24页，创作于2023年2月

优点适用范围广，处理效果好，出水清澈，BOD去除率达90%以上剩余污泥量少耐冲击负荷构造简单，运转费用低无堵塞现象，可调整转速不需曝气，易维护管理缺点易受低温影响盘片材料贵适用于小水量和低浓度污水宜建于室内第20页，课件共24页，创作于2023年2月第四节，厌氧法处理有机废水一、厌氧处理的阶段1、水解阶段在发酵菌所分泌的胞外酶的参与下，有机颗粒物转变为低分子溶解性化合物，蛋白质降解为氨基酸，碳水化合物转化为溶解性糖，脂类被转化为长链脂肪和甘油2、酸化阶段在水解阶段产生的溶解性化合物被发酵细菌所吸收，经过酸化被分解成简单有机物，如挥发性脂肪酸为主的末端产物，酸性发酵由很广的细菌种进行，大部分是专性厌氧菌。3、乙酸化阶段在产氢产乙酸菌的作用下，上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。水中70%的COD被转化成乙酸。第21页，课件共24页，创作于2023年2月

4、甲烷阶段由乙酸型甲烷菌和氢细菌完成，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇都被转化成甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。这一阶段也是整个厌氧过程最为重要的阶段和整个厌氧反应过程的限速阶段。主要反应有CH3COOH→CH4+CO24H2+CO2→CH4+2H2O

厌氧处理的优点和缺点优点：COD＞1000mg/L时，厌氧比好痒处理便宜

高负荷厌氧反应器体积小

能耗低

对营养物需求低缺点：厌氧处理低浓度污水反应速度慢，生物增长量低，COD为600mg/L以下

有困难第22页，课件共24页，创作于2023年2月二、水解（酸化）-好氧生物处理工艺水解酸化工艺与普通曝气工艺相比，尽管处理效果较差，但由于无需曝